Los aerogeneradores de eje horizontal son una parte fundamental en la generación de energía eólica a gran escala. Estas impresionantes estructuras son capaces de convertir la energía cinética del viento en electricidad utilizable. En el siguiente video de Sígueme la Corriente, se analiza detalladamente el funcionamiento y las diferentes clasificaciones de estos aerogeneradores:
En la actualidad, los aerogeneradores de eje horizontal son los más utilizados en la generación a gran escala de energía eólica. Estas máquinas son capaces de recibir la energía cinética del viento y convertirla en un movimiento rotatorio, el cual impulsa una máquina eléctrica generadora de electricidad. A lo largo del video, se exploran todas las partes que componen un aerogenerador, desvelando los secretos de estos gigantes del viento.
Partes de un Aerogenerador
Los aerogeneradores comerciales de eje horizontal constan de varias partes fundamentales:
- Cimientos: Son los encargados de anclar el aerogenerador al suelo.
- Parte baja de la torre: Contiene la conexión a la red eléctrica.
- Torre: Sostiene el aerogenerador a una altura determinada y cuenta con escaleras para el acceso y mantenimiento.
- Sistema de orientación: Permite que la góndola pueda girar y ubicarse en la dirección óptima según el viento.
- Góndola: Es la parte superior que alberga el generador eléctrico, el freno y la caja de cambios.
- Generador: Máquina eléctrica encargada de convertir el movimiento rotatorio en electricidad.
- Freno: Permite detener el aerogenerador cuando no está en funcionamiento.
- Caja de cambios: Multiplica la velocidad del viento para obtener una mayor velocidad de giro del eje.
- Palas: Captan la energía del viento y pueden inclinarse para obtener mayor o menor potencia.
- Buje: Elemento que une todas las palas.
Clasificación: Regulación del Par de Fuerza
Los aerogeneradores de eje horizontal se clasifican según la forma en que regulan la potencia mecánica y el par de fuerza. Existen tres tipos principales de generadores en esta clasificación:
1. Regulación por entrada en pérdidas
Este tipo de aerogeneradores utiliza una solución simple y económica para adaptar el par de fuerzas generado en las palas. Su diseño permite la creación de turbulencias en la zona trasera de las palas cuando hay vientos muy fuertes, lo que disminuye la fuerza de sustentación y comienza el proceso de frenado del movimiento rotatorio. La potencia generada por este tipo de máquinas decrece a medida que aumenta la velocidad, una vez pasada la región de velocidad nominal.
2. Regulación por paso variable
En este tipo de aerogeneradores, el control se realiza mediante el ajuste del ángulo de las palas. Cada pala puede girar sobre sí misma de forma independiente, lo que permite controlar el aprovechamiento del par eólico. Se utiliza tecnología de control basada en microprocesadores que envían señales de posicionamiento a las palas según la velocidad del viento. Esto maximiza la eficiencia aerodinámica del rotor y genera una curva de generación de potencia constante a velocidad nominal.
3. Regulación en punta de pala
Este tipo de aerogeneradores también controla el ángulo de las palas, pero el giro se produce únicamente en una pequeña fracción en la punta de las mismas. Esto permite reducir la carga sobre los cojinetes y disminuir los costos de construcción. El control en punta de pala sigue la misma filosofía que la regulación por paso variable, pero con una configuración más sencilla.
Clasificación: Regulación de la Velocidad
La clasificación también puede realizarse en función del control de la velocidad de los aerogeneradores. En este caso, se distinguen cuatro tipos:
1. Velocidad fija
Los aerogeneradores de velocidad fija utilizan generadores de inducción con rotor de jaula de ardilla. La velocidad de giro que aporta el viento es menor que la velocidad necesaria en el interior del generador, por lo que se emplea una caja multiplicadora para aumentar la velocidad. La generación de potencia activa se produce cuando el rotor gira a mayor velocidad que el campo magnético interno.
2. Velocidad variable limitada
En este tipo de aerogeneradores, se utiliza un generador de inducción de rotor bobinado conectado a un arrancador electrónico y un conjunto de resistencias variables. Estas resistencias controlan las corrientes del rotor para mantener constante la potencia generada, incluso en ráfagas de viento. Así, se regula la velocidad y se controla el par.
3. Velocidad variable con conversión parcial
Los aerogeneradores de velocidad variable con conversión parcial emplean un generador de inducción doblemente alimentado y un convertidor de potencia bidireccional. Este convertidor transforma la corriente alterna generada por el rotor en corriente continua y luego nuevamente en corriente alterna controlada. Esto permite un mayor rango de operación y una mayor adaptabilidad a las condiciones del viento.
4. Velocidad variable con conversión total
Este último tipo de aerogeneradores utiliza un convertidor de on da completa conectado en serie al circuito del estator. Se realiza una conversión de corriente alterna a corriente continua y luego nuevamente a corriente alterna. Este sistema permite un mayor control sobre la energía generada y una interfaz completa entre el aerogenerador y el sistema eléctrico.
Los aerogeneradores de eje horizontal son una tecnología en constante evolución que desempeña un papel crucial en la generación de energía eólica. Su clasificación según la regulación del par de fuerza y la velocidad permite adaptarse a diferentes condiciones y maximizar la eficiencia de generación. Los aerogeneradores de paso variable y los de velocidad variable (tipo 3 y tipo 4) son los más utilizados en la actualidad debido a su capacidad de control y adaptabilidad. Estos avances tecnológicos permiten aprovechar mejor el recurso eólico y contribuir a la transición hacia fuentes de energía más limpias y sostenibles.
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